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高压回注水处理技术

2026-04-14

一、处理方案

油田采出水回注处理技术在采出水用于油田回注的领域中发挥着重要作用，多是采用“三段式”处理，具体工艺流程如图2所示。采出水首先在自然沉降罐中，经过一段时间的自然沉降，除去水中部分固体悬浮物和悬浮油，再添加絮凝剂、破乳剂、杀菌剂等进一步处理。其中絮凝剂的加入可以聚集微粒，辅助去除油和悬浮物；破乳剂可以降低采出水中乳化油珠的界面膜强度，去除乳化油；杀菌剂可杀死细菌、降低生物污染、减少对管道的腐蚀等。吸入缓冲罐后经升压泵进入除油罐，进一步去除悬浮油和不稳定的分散油，最后经过两级过滤装置，常用的有微滤膜和超滤膜过滤技术，可以有效去除粒径小且稳定存在的乳化油，达到回注水水质标准后用于油田回注。

各个油田的含油污水经过“三段式”工艺处理后的产水水质基本可以达到中、高渗透油层的回注指标，但不能够达到低渗及特低渗透油层的回注水A1级指标。目前主要采取气浮技术、膜过滤技术处理含聚污水满足低渗透油田注水要求。油田低渗透回注水主要采用常规处理＋精细处理的工艺。常规工艺主要采用物理化学法，经典流程为除油、絮凝沉降或气浮，然后加入杀菌、缓蚀、阻垢等药剂。精细处理主要包括各种保安过滤和微滤膜过滤。

图示AI 生成的内容可能不正确。

（1）对于悬浮物所占量≤5mg/L、悬浮物物直径的中值≤3μm、油所占量≤15mg/L的水质控制指标采用一级过滤；

(2)对于悬浮物所占量≤3mg/L、悬浮物物直径的中值≤2μm、油所占量≤8mg/L的水质控制指标采用两级过滤；

(3)对于悬浮物所占量≤1mg/L、悬浮物物直径的中值≤1μm、油所占量≤5mg/L的水质控制指标在两级过滤后增加膜精细过滤，确保处理水质稳定。

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二、采出水除油技术

1.重力沉降法

原理：利用油和水的密度差，使密度较小的悬浮油滴在重力作用下上浮到水面，从而实现分离。这是最基础、最经济的预处理方法。

设备：自然沉降罐、立式沉降罐、混凝沉降罐（通过添加絮凝剂使微小颗粒聚集变大，加速沉降）。

处理效果与局限：可去除大部分悬浮油和分散油，但所需沉降时间长，对粒径小的乳化油（<10μm）去除效果差，难以直接达到回注水水质标准，通常作为预处理单元。

2.化学药剂法

原理：通过投加特定化学药剂，通过破乳、凝聚、水质改性等作用，达到除油效果。常用到的化学药剂还包括阻垢剂、杀菌剂、混凝剂等，结合一定的处理工艺可以提高采出水处理效率，使水质达到回注标准。

处理效果与局限：除油效率高。但存在二次污染风险、药剂成本高、会产生大量污泥。但化学药剂除油法也面临着一系列问题，例如，药剂容易造成二次污染、且药剂成本高等。

趋势：进行复合药剂的开发和使用来降低药剂添加种类、污泥产生量等。

3.气浮法

原理：通过技术手段在水中产生大量微细气泡，使其与采出水中的疏水性油滴和悬浮物黏附，形成密度小于水悬浮物，快速上浮形成浮渣，通过刮渣机去除。

处理效果与局限：对乳化油和密度接近水的颗粒有良好的去除效果。但存在浮选剂成本高、浮渣量大、维护费用高、耗能大等问题。

趋势：进一步优化气浮的操作条件、改进气浮设备。

4.水力旋流技术

原理：采出水在高压下沿切线进入旋流器，形成高速旋转运动。油和水因密度不同，所受的离心力也不同，密度小的油被挤向中心形成油芯，密度大的水被甩向外围，从而实现油水分离。

设备：水力旋流器。可采用单级或串联多级安装。

处理效果与局限：化学品消耗少，油泥量少。但分离效率受进水浓度、流量、压力影响大，对乳化油去除效果有限。调节装置运行参数、控制影响因素和结合其他处理工艺等实现对油田采出水中油的高效去除

5.电化学法

电化学法，利用电极在电流的作用下，污水内杂质产生氧化和还原反应，同时具有除油、氧化、电气浮、杀菌等功能。生物处理，是借助微生物生化的功能，将回注水内的有机物进行分解，不但能够转换毒性物质，而且还能让有机物变成单一物质，微生物法可以有效去除采出水中的油，且不会造成二次污染。分为厌氧和好氧，厌氧生物法因是微生物在缺氧的条件下，通过新陈代谢等一系列生化反应将污水中有机物向低能级有机物转换，但是，对污染物的降解不完全。而好氧生物法是在给微生物等提供足够游离氧的情况下，通过呼吸作用最终将污水中有机物完全转化为自身物质和二氧化碳。工业废水的生物处理方法已经发展到包括活性污泥法、水解酸化法和生物接触氧化法等成熟的工艺。

6.活性污泥法

活性污泥法是通过在曝气池中培养多样化的微生物培养物来操作的，在曝气池中引入空气或氧气以促进细菌和其他微生物的生长。这些微生物以废水中的有机污染物为食，将它们分解成更简单的化合物。然后，混合物流入沉淀池，由于有机物的消耗，现在更重的生物质量以污泥的形式沉降到底部。

水解酸化是介于好氧和厌氧处理法之间的一种生物处理方法，废水中的复杂大分子有机物（如蛋白质、脂肪和纤维素等）被水解酶分解为小分子有机物，例如氨基酸、糖类和脂肪酸等，水解后产生的小分子有机物在厌氧条件通过酸化菌的作用下进一步分解为挥发性脂肪酸（如乙酸、丙酸等），从而改善生物降解性。

生物接触氧化技术，作为一种集成了接触曝气和生物滤池特征的生物膜处理方法。通过在池中填充如塑料等高比表面积材料，为微生物提供大量的附着空间。这些微生物形成稳定的生物膜，利用废水中的有机物质作为营养源，通过曝气系统不断供应氧气，促进微生物分解有机污染物为二氧化碳、水和生物量。

7.膜分离技术

膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过膜组件时，实现选择性分离的技术，对直径小于10μm的乳化油有较好的分离效果。油田采出水回注处理领域常用微滤膜和超滤膜技术。微滤膜不仅具有滤速较快、吸附介质少、渗透通量大等优点，还可以作为超滤膜的预处理技术，可满足超滤膜在油田回注水处理工艺中的进入水要求，有利于深度处理。

超滤膜相对于微滤膜而言，分离效率更高，对病毒、大部分胶体以及大分子有机物均有较好的截留效果，更重要的是可以通过筛分效应去除乳化油，还可以通过膜与溶质之间的相互作用去除溶解油，超滤膜分离技术在处理油田采出水时，无需添加药剂就有良好的除油率，且与传统设备相比具有运行体积小、成本低等优点，促使越来越多的陶瓷膜或聚合物膜被用作超滤时的膜组件。

膜分离技术用于海上油田低渗储层回注水达标处理，停留实验阶段。目前开发低渗油田过程中，一部分尚无开展注水，另一部分在注水平台水处理工艺仍然采用老三套工艺，注入水质难以保证。荷电膜是以复合材料为基质，引入具有相关特性的功能性基团制成具有较高离子选择透过性的功能膜。采用紫外光辐照接枝方法，制备出多孔PVDF荷电膜。

油田采出水陶瓷膜处理具有明显的优点，材料表面功能层的亲水特性有利于有机类物质的沉积；陶瓷膜材料具有化学稳定性好的特点，可用强酸、强碱、等清洗剂再生；陶瓷膜的机械强度高，能在高温等恶劣条件下使用。陶瓷膜出水水质达标，水质稳定，完全满足SY/T5329-94标准中要求的A1注水水质要求。以钛金属为原料制备的钛金膜，可以在强酸、强碱等腐蚀介质中稳定使用。但膜分离技术的一些问题也逐渐暴露，其中最根本的问题就是膜污染。可以通过膜表面改性（浸润性）、膜孔径、膜材料等方面解决膜污染问题。

8.化学氧化法

使用氧化剂将污水COD，油类物质分解。试剂氧化，光催化氧化，湿法氧化，臭氧。

9.吸附法

通过分子间的吸引力将污染物固定在其表面，随后通过沉降或过滤方法除去，这种方法依赖于具有广阔比表面积的多孔材料，如活性炭或煤渣。

10.多种技术组合

将多种技术组合成一条完整的处理路线，化学絮凝与微纳米气浮，通过絮凝工艺，可以将钻井污水油含量与悬浮物颗粒中值粒径处理至回注水2级标准，并且显著降低悬浮物浓度，但悬浮物浓度距离回注水2级标准仍有差距。在实际废水处理工业中，絮凝后气浮通常用作后续过程，因为它有助于将絮凝物与水分离同时能够提高悬浮物固体与油含量去除效果。与传统气浮工艺相比，微纳米气浮对悬浮物颗粒表现出更强的去除效果。

电絮凝技术被广泛应用在水处理中，主要是在外加电源的作用下，阳极电极板生成氢氧化物和羟基络合物，这些物质对水中的有机物质以及悬浮物具有吸附、絮凝作用;阴极上聚集形成气泡，对水中的悬浮物具有气浮作用，进而对水样净化。该技术不需要添加絮凝剂，工艺操作快捷、简单。

11.过滤法

过滤法是多介质深床过滤，即污水中的杂质通过石英砂或者其它粒状截留，从而使水得到净化。过滤器分为重力式和压力式两种，在油田含油污水处理工艺中核桃壳过滤器使用最为广泛。而过滤法易造成滤料堵塞和损害，所以应用时受到很大的限制。